纳米结构PZT铁电膜的制备及其表征

采用溶胶-凝胶（Sol-Gel）自旋涂敷法在硅基氧化铝纳米有序孔膜版介质上（膜版孔径尺寸 20 - 100 nm，内生长金属纳米线作为底电极一部分）制备 Pb(Zr0.53Ti0.47)O3 (PZT) 纳米结构铁电膜，并对其介电、铁电性能及微结构进行了表征。介电测量结果表明，厚度 25 nm 的PZT 铁电膜，其介电常数在低频区域（频率小于104 Hz）从860 迅速下降到 100，然后保持在100 左右，直至测量频率升高到 106 Hz。低频区域的介电常数迅速下降是由空间电荷极化所致，它与薄膜和电极之间聚集的界面空间电荷密切相关，尤其是在薄膜与Au纳米线的弯曲界面处。介电损耗在4000 Hz 附近出现峰值，它来源于空间电荷的共振吸收效应。电滞回线测量结果表明，厚度为 100 nm 的PZT 铁电膜，其剩余极化强度为 50 ?C/cm2, 矫顽场强为 500 kV/cm。剖面透射电镜 (TEM) 像表明 PZT 纳米铁电膜与底电极 (金属纳米线) 直接相接触，它们之间的界面呈现一定程度的弯曲。在 PZT 纳米铁电薄膜后退火处理后，发现部分 Au 金属纳米线顶端出现分枝展宽现象；而改用 Pt 纳米线后可有效抑制这种现象。为兼顾氧化铝纳米有序孔膜版内的金属纳米线有序分布及 PZT 纳米膜的结晶度，选择合适的退火温度是制备工艺中的关键因素